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Vorrichtung zum Auftragen eines pastösen Mediums wie
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Kleber oder dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff
der Patentansprüche 1 und 10 genannten Art, welche aus der FR-PS 2 276 107 bekannt
ist.
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Die bekannte Vorrichtung weist zwei koaxial hintereinander liegende,
sowie miteinander verbundene Zylinder auf, von denen der vordere der Aufnahmezylinder
ist, an den sich ein die Schubeinrichtung bildender Pneumatikzylinder anschließt.
In der Verbindungswand der beiden Zylinder ist eine Kolbenstange verschiebbar gelagert,
die an ihrem vorderen Ende den Schubkolben trägt, während an ihrem hinteren Ende
der Kolben des Pneumatikzylinders vorgesehen ist, der durch eine entsprechend ausgebildete
pneumatische Steuerung betätigt wird. Dabei ist die Auftragsdüse mit dem Aufnahmezylinder
über eine Schlauchleitung verbunden.
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Bei ähnlichen pneumatischen Steuerungen werden die Hubbewegungen des
Schubkolbens durch nockenbetätigte Endschalter begrenzt, wobei die jeweils der Auftragsdüse
entweichende Mediummenge einem Vorwärtshub des Schubkolbens entspricht. Die bekannte
Anlage benötigt viel Platz und ist verhältnismäßig schwer, weshalb sie nur stationär
verwendet werden kann. Daher muß die zur Auftragsdüse führende Schlauchleitung verhältnismäßig
lang sein, wodurch infolge von entstehenden Leitungsverlusten der Druckaufbau und
Druckabbau des aus der Auftragsdüse taktweise strömenden
pastösen
Mediums nachteiligerweise verzögert eintritt.
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Hierdurch bildet sich beim Auftragen des pastösen Mediums auf ein
Auftragteil entweder eine Fehlmenge oder ein als "Schlangenkopf" bezeichneter Anfangsschwall.
Auch läßt sich die jeweilige Nahtlänge eines Mediumauftrags durch nockenbetätigte
Endschalter nicht exakt bemessen Darüber hinaus ist bei der pneumatischen Steuerung
die Anderung der Austrittsgeschwindigkeit des pastösen Mediums sehr zeitaufwendig
vorzusehen und die pneumatische Steuerungsanlage, sowie der Aufnahmezylinder wegen
einer Anzahl von Dichtungen schließlich sehr wartungsintensiv.
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Aufgabe der Erfindung-ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung derart auszubilden, daß das gewünschte Auftragsvolumen in stets
reproduzierbarer Größe über die gesamte vorgesehene Auftragslänge stets gleich bleibt.
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Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche
1 und 10 dargelegten Gestaltungsmerkmale vorgesehen.
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Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen, geregelten Elektromotor läßt
sich der Schubkolben unter Zurodnung einer Schraubenspindel mit Mutter bzw. eines
Zahnstangenantriebs oder dgl. eine Rotations- in eine Translations bewegung umsetzenden
und dabei eine Untersetzung erzeugenden Getriebe präzise gesteuert längs bewegen,
wodurch die über die Auftragsdüse aus dem Aufnahmezylinder taktweise ausgeschobene
Mediummenge exakt dosierbar ist und ein stets gleich großes Volumen hat. Aufgrund
dessen können neben der Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik vorteilhafterweise
auch Viskositätsschwankungen des pastösen Mediums - welche insbesondere durch Temperaturunterschiede
im Verarbeitungsbetrieb oder durch Bezug des Mediums von verschiedenen Lieferanten
entstehen können - ausgeglichen werden. Am zweckmäßigsten ist es, gemäß dem Merkmal
des
Patentanspruchs 2 als geregelten Elektromotor einen Gleichstrom-Scheibenläufermotor
vorzusehen, da dieser ein stets vollkommen gleichmäßiges Drehmoment abgibt. Ferner
ist die nach den Merkmalen der Patentansprüche 4 und 6 (Aufnahmezylinder mit Aufnahmeteil)
ausgebildete Vorrichtung insgesamt vergleichsweise räumlich gedrungen gestaltet
und verhältnismäßig leicht, so daß sie - wie nach einem Merkmal des Patentanspruchs
12 vorgesehen - problemlos an einem Handhabungsautomaten angebracht werden kann.
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Hierdurch kann auch die Schlauchleitung zwischen Aufnahmenahmezylinder
und Auftragsdüse sehr kurz sein, wodurch kaum Leitungsverluste entstehen. Da der
Aufnahmezylinder lediglich eine einzige, bedarfsweise leicht nachstellbare Dichtung
aufweist (Merkmal des Patentanspruchs 5), sind an ihm kaum Wartungsarbeiten erforderlich.
Die den Schubkolben bewegende, aus zwei Schraubenspindeln mit Haltemuttern bestehende
Schubeinrichtung (Teilmerkmal des Patentanspruchs 6) ist sehr robust, preisgünstig
herstellbar und wenig störanfällig, wobei die als Kugelumlaufmuttern ausgebildeten
Haltemuttern sehr leichtgängig sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Bei Ausrüstung der Vorrichtung mit einem Weggeber (Merkmal des Patentanspruchs
12) kann schließlich exakt im Verhältnis zum Verlagerungsweg der Auftragsdüse das
Auftragsvolumen mit der Umdrehungszahl des geregelten Elektromotors gesteuert werden.
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Ein in der Zeichnung dargestelltes und im folgenden erläutertes Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt die Vorrichtung im Längsschnitt mit einem Gleichstrom-Scheibenläufermotor.
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Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung 1 zum Auftragen eines pastösen
Mediums auf ein nicht dargestelltes Auftragteil ist mit einem Aufnahmezylinder 2
versehen, der an seinem rückwärtigen Endabschnitt zum Einspeisen des pastösen Mediums
in seine Speicherkammer 3 eine Einlaßöffnung 4 hat und ferner mit einer Auslaßöffnung
5 versehen ist, von der eine Schlauchleitung 6 zu einer schematisch dargestellten
Auftragsdüse 7 führt. In der Speicherkammer 3 ist unter Bildung eines Radialspiels
a zu ihrer Wandung 3' ein durchgehend zylinderförmiger Schubkolben 8 angeordnet,
der von einer an der Rückseite des Aufnahmezylinders 2 befestigten Schubeinrichtung
9 längsverschoben wird.
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Diese weist ein sich längserstreckendes, biege- und verwindungssteif
ausgebildetes Aufnahmeteil 11 auf, das ein U-förmiges Querschnittsprofil hat, wobei
die Oberseite des Aufnahmeteils 11 durch einen nicht dargestellten Deckel abgedeckt
ist. Ferner ist am Aufnahmeteil 11 eine vordere Stirnplatte 12 und eine hintere
Stirnplatte 13 angebracht, wobei die vordere Stirnplatte 12 den Aufnahmezylinder
2 trägt, während an der hinteren Stirnplatte 13 ein Gleichstrom-Scheibenläufermotor
14 - oder auch ein anderer geregelter Elektromotor mit Spannungsfrequenz-Wandler
- angeflanscht ist, dem ein Weggeber 15 (oder auch Tachogenerator) zugeordnet ist.
Benachbart der hinteren Stirnplatte 13 und parallel zu deren Ebene verlaufend ist
in das Aufnahmeteil 11 eine Halteplatte 17 eingesetzt, in der sich zwei im Abstand
voneinander angeordnete, als Radial- und Axiallager ausgebildete Wälzlager 18 befinden.
In deren Innenringe ist mit einem ihrer Endabschnitte jeweils eine Schraubenspindel
19 eingesetzt, die beide an ihrem gegenüberliegenden Endabschnitt von jeweils einem
in die vordere Stirnplatte 12 eingesetzten Wälzlager 20 aufgenommen sind und zueinander
abstands parallel verlaufen. An ihrem rückseitigen freien, über die Halteplatte
17 hinausragenden Endabschnitt tragen die beiden Schraubenspindeln 19 drehfest jeweils
ein Zahnrad 21, welche beide mit einem an
der Antriebswelle 14'
des Gleichstrom-Scheibenläufermotors 14 befestigten Antriebsritzel 22 kämmen. Die
beiden Schraubenspindeln 19 tragen jeweils eine als eine Kugelumlaufmutter ausgebildete
Haltemutter 24, welche drehfest in eine Tragplatte 25 eingesetzt sind, wobei ein
radial wegragender Bund 24' der Haltemutter 24 an der der Halteplatte 17 zugewandten
Stirnseite der Tragplatte 25 anliegt. Zwischen deren Umfangsseiten und den jeweils
zugewandten Wandungen des Aufnahmeteils 11 ist jeweils ein Luftspalt vorgesehen,
so daß die Tragplatte 25 berührungslos im Aufnahmeteil 11 längsbewegt werden kann.
Die Gewindegänge der Schraubenspindeln 19 und der Haltemuttern 24 haben ein konkav
halbrundförmiges, dem Radius von in die Haltemuttern 24 eingesetzten Kugeln entsprechendes
Querschnittsprofil, wodurch die Schraubenspindeln 19 sehr leichtgängig in den Haltemuttern
24 gedreht werden können.
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Um zu gewährleisten, daß - wie im folgenden erläutert wird - beim
Zurückschieben des Schubkolbens 8 zwischen der Haltemutter 24 und der Schraubenspindel
19 keine Selbsthemmung besteht, sich die Schraubenspindeln 19 also dabei um ihre
Rotationsachse drehen können, haben sie eine sehr große, beispielsweise 10 mm betragende
Steigung.
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Der Schubkolben 8 hat für seine Befestigung an der Tragplatte 25 an
seinem rückseitigen Endabschnitt eine radiale Einschnürung 8', in die eine langlochartige
Ausnehmung 26' eines an der zugewandten Stirnseite der Tragplatte 25 befestigten
Aufnahmestücks 26 eingreift; die hintere Stirnseite des Schubkolbens 8 ist ballig
ausgebildet und stützt sich gegen ein zentrisch in die Tragplatte 25 eingesetztes
DruckstUck 27 ab. Wie in der Zeichnung ersichtlich, ist die Längserstreckung des
Schubkolbens 8 derart bemessen, daß in seiner Einschublage seine freie Stirnseite
im Bereich der Einlaßöffnung 4 des Aufnahmezylinders 2 liegt.
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Im Bereich der vorderen Stirnplatte 12 und der Halteplatte 17 ist
in das Aufnahmeteil 11 jeweils ein als berührungsloses Kontaktelement ausgebildeter
Endkontakt 28 und 29
eingesetzt, die so mit der Tragplatte 25 zusammenwirken,
daß diese bei ausgeschobenem bzw. eingeschobenem Schubkolben 8 nicht an der vorderen
Stirnplatte 12 bzw. an den von der Halteplatte 17 abstehenden Wälzlagern 18 anliegt.
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Auf ein am vorderen Endabschnitt des Aufnahmezylinders 2 vorgesehenes
Außengewinde ist ein trichterförmiges Mündungsstück 31 aufgeschraubt, das mit der
zentrisch angeordneten Auslaßöffnung 5 versehen ist. Ferner ist der Aufnahmezylinder
2 mit einer koaxial zu seiner Speicherkammer 3 verlaufenden, den Schubkolben 8 mit
kleinem Radialspiel längsbewegbar aufnehmenden Durchgangsbohrung 32 versehen, an
die sich eine zylindrische Ausnehmung 33 anschließt. In diese ist eine den Schubkolben
8 umschließende, stopfbuchsenartige Dichtung 34 und eine Druckfeder 35 eingesetzt,
die einerseits am Grund 33' der zylindrischen Ausnehmung 33 anliegt und sich andererseits
entgegen die Dichtung 34 abstützt. An die zylindrische Ausnehmung 33 schließt sich
an deren freien Endabschnitt ein Innengewinde an, in die eine aus Lagermetall bestehende
Gewindebuchse 36 so weit eingeschraubt ist, daß die Druckfeder 35 mit Vorspannung
gegen die Dichtung 34 wirkt und diese dadurch dichtend sowohl am Schubkolben 8 als
auch an der Wandung der Ausnehmung 33 anliegt; letzterer ist in einer Lagerbohrung
36' der Gewindebuchse 36 gleitend längsverschiebbar gelagert.
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Anstelle der vorstehend beschriebenen Längsverlagerung des Schubkolbens
8 durch die Schubeinrichtung 9 kann dieser auch durch einen nicht dargestellten
Zahnstangenantrieb verlagert werden, wobei die Zahnstange am Schubkolben angebracht
ist, während das Ritzel vom geregelten Elektromotor bzw. Gleichstrom-Scheibenläufermotor
14 angetrieben wird, dem ein Weggeber 15 zugeordnet sein kann. Ferner kann auch
hierfür jedes andere, Rotations- in Translationsbewegungen umsetzende Getriebe,
das eine Untersetzung erzeugt, vorgesehen werden.
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Nach einem weiteren, ebenfalls nicht gezeigten Ausführungsbeispiel,
ist es darüber hinaus auch denkbar, einen durch einen Pilotmotor - dem ein Weggeber
zugeordnet sein kann - betätigten hydraulischen Linearverstärker vorzusehen, an
dessen freier Stirnseite der Aufnahmezylinder 2 angebracht ist, wobei sein durchgehend
zylinderförmiger Arbeitskolben den Schubkolben bildet; zwischen diesem und der Wandung
3' der Speicherkammer 3 des Aufnahmezylinders 2 ist ein Radialspiel vorgesehen.
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Damit die Auftragsdüse 7 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit stets
gleichmäßiger, gewünschtenfalls auch veränderbarer Geschwindigkeit relativ zu einem
Auftragteil verlagert werden kann - um damit an diesem einen volumenmäßig stets
gleichgroßen pastösen Mediumauftrag zu erreichen -kann die Vorrichtung 1 an einem
programmgesteuerten Handhabungsautomaten angebracht werden, wobei die Auftragsdüse
7 von dessen Tragarm verlagert wird. Hierbei kann die Steuerung der Verlagerung
der Auftragsdüse 7 in die Programmsteuerung des Handhabungsautomaten integriert
werden, so daß durch bloße, frei programmierbare Drehzahländerungen des Gleichstrom-Scheibenläufermotors
14 bzw. des Pilotmotors des hydraulischen Linearverstärkers das aus der Auftrags
düse 7 fließende Auftragsvolumen des pastösen Mediums relativ zur Verlagerungsgeschwindigkeit
der Auftragsdüse 7 veränderbar ist. Durch die Zuordnung des als elektrisches Wegmeßsystem
wirkenden Weggebers 15 zum Gleichstrom-Scheibenläufermotors 14 bzw. zum Pilotmotor
des hydraulischen Linearverstärkers kann ferner bei veränderter Verlagerungsgeschwindigkeit
der Auftragsdüse 7 synchron derart das Auftragsvolumen gesteuert werden, daß die
Auftragsdüse - entsprechend der Umdrehungszahl des Motors - beispielsweise bei geradlinig
verlaufender Auftragsbahn relativ schnell, bei gekrümmt verlaufender Auftragsbahn
dagegen etwas langsamer verlagert werden kann, wobei die Größe des Auftragsvolumens
über die gesamte Auftragslänge unabhängig von der Verlagerungsgeschwindigkeit gleich
ist.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Bei sich,wie dargestellt, in Einschublage befindendem Schubkolben 8 und mit pastösem
Medium gefüllter Speicherkammer 3 des Aufnahmezylinders 2 wird durch einen Schaltimpuls
- der beispielsweise manuell oder durch die Programmsteuerung des Handhabungsautomaten
erfolgen kann -der Gleichstrom-Scheibenläufermotor 14 angetrieben, wodurch über
sein Antriebsritzel 22 und die mit diesem kämmenden Zahnräder 21 die Schraubenspindel
19 in Rotation versetzt werden und somit über die Haltemuttern 24 die Tragplatte
25 samt Schubkolben 8 in Pfeilrichtung b ausgeschoben wird. Da der Gleichstrom-Scheibenläufermotor
14 ein stets vollkommen gleichmäßiges Drehmoment abgibt, hat das daraufhin durch
den Schubkolben 8 aus' der Speicherkammer 3 ausgeschobene, über die Schlauchleitung
6 der Auftragsdüse 7 zugeführte und dieser schließlich entweichende pastöse Medium
ein stets gleichgroßes, exakt dosierbares Volumen, dessen Größe auch stets leicht
reproduziert und verändert werden kann.
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Wenn der Schubkolben 8 schließlich ganz ausgeschoben ist (seine Endlage
wird durch Zusammenwirken der Tragplatte 25 mit dem Endkontakt 28 begrenzt und ist
in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien veranschaulicht) wird von einem nicht
gezeigten Vorratsbehälter durch ein geöffnetes, ebenfalls nicht gezeigtes Einlaßventil
pastöses Medium, beispielsweise Kleber, über die Einlaßöffnung 4 in die Speicherkammer
3 des Aufnahmezylinders 2 mit ca. 200 bar eingespeist. Durch diesen hohen, gegen
die freie Stirnseite des Schubkolbens 8 wirkenden Druck wird der Schubkolben 8 bei
gleichzeitig rotierenden Schraubenspindeln 19 soweit entgegen der Pfeilrichtung
b zurückgeschoben, bis sich die von diesen getragene Tr@yplatte 25 auf Höhe des
Endkontakts 29 befindet, wodurch das mit diesem in Verbindung stehende Einlaßventil
geschlossen und somit
der Mediumzufluß in die Speicherkammer 3
unterbrochen wird; in dieser herrscht dabei ein Druck von ca. 50 bar.
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Durch das Rotieren der Schraubenspindel 19 wird gleichzeitig auch
der dem Gleichstrom-Scheibenläufermotor 14 zugeordnete Weggeber 15 zurückgedreht,
wobei dessen dabei erreichte Position - die taktweise variieren kann - der Ausgangspunkt
für ein erneutes Ausschieben des Schubkolbens 8 ist. Da dieser nur aus der erwähnten
Position erneut ausgeschoben werden kann, ist dies eine zusätzliche Füllkontrolle
der Speicherkammer 3 des Aufnahmezylinders 2.
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